DE102013115000A1 - Blendungsminderung für dynamischen Rückspiegel - Google Patents

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DE102013115000A1
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Jinsong Wang
Kent S. Lybecker
Jeffrey S. Piasecki
Ryan M. Frakes
Travis S. Hester
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    • G06T2207/30252Vehicle exterior; Vicinity of vehicle

Abstract

Ein Verfahren zum Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds aus Bildern, die durch eine Kameravorrichtung eines relevanten Fahrzeugs erfasst werden, umfasst das Erhalten eines Kurzbelichtungsbilds und eines Langbelichtungsbilds und das Erzeugen eines resultierenden Bilds mit hohem Dynamikbereich auf der Grundlage des Kurzbelichtungs- und des Langbelichtungsbilds. Es werden Pixelwerte sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch des Langbelichtungsbilds überwacht. Auf der Grundlage der überwachten Pixelwerte wird sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch des Langbelichtungsbilds ein Lichtquellengebiet identifiziert. Auf der Grundlage des identifizierten Lichtquellengebiets und berechneter Pixelverhältnisse oder berechneter Pixeldifferenzen zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungs- und des Kurzbelichtungsbilds wird ein Blendgebiet identifiziert. Das identifizierte Blendgebiet in dem resultierenden Bild mit hohem Dynamikbereich wird mit dem identifizierten Lichtquellengebiet innerhalb des Kurzbelichtungsbilds abgeändert. Auf der Grundlage des abgeänderten identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild wird das blendungsgeminderte Bild erzeugt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/749,783, eingereicht am 7. Januar 2013, die hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf die Minderung von Blendwirkungen in erfassten Bildern von direkten und reflektierten Beleuchtungsquellen.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung. Dementsprechend sollen diese Aussagen keine Anerkennung eines Standes der Technik bilden.
  • Fahrzeugsysteme können für die Rückansichtsszenedetektierung, für die Seitenansichtsszenedetektierung und für die Vorwärtsansichtsszenedetektierung fahrzeugintegrierte Bilderkennungssysteme verwenden. Blendwirkungen in durch fahrzeugintegrierte Bilderkennungssysteme erfassten Bildern können durch direkte Beleuchtungsquellen und durch Reflexion vorhanden sein. Direkte Beleuchtungsquellen können Scheinwerfer enthalten und die Reflexion kann von einer Straßenoberfläche, von Verkehrsinfrastrukturzeichen oder von anderen Strukturen innerhalb der Ansicht der fahrzeugintegrierten Bilderkennungssysteme kommen.
  • Es ist bekannt, Hardwareimplementierungen für eine Kameravorrichtung zum Mindern der Bildblendung vorzunehmen. Zum Beispiel kann auf eine Linse und/oder auf ein Deckglas der Kameravorrichtung eine Polarisation angewendet sein. Allerdings kann die Blendung nur in einer Ebene vermindert werden, wenn eine Polarisation angewendet wird, und kann sie somit nur für die Verminderung der Blendung, die sich aus einer Reflexion von einer Straßenoberfläche ergibt, nicht aber von vertikalen Gebäuden, und umgekehrt geeignet sein. Zusätzlich oder alternativ kann auf die Linse und/oder auf das Deckglas der Kameravorrichtung eine Tönung angewendet werden, wobei allerdings in dem erfassten Bild Farbinformationen und/oder die Bildempfindlichkeit unerwünscht vermindert werden, während die Blendung vermindert werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds aus Bildern, die durch eine Kameravorrichtung eines relevanten Fahrzeugs erfasst werden, umfasst das Erhalten eines Kurzbelichtungsbilds und eines Langbelichtungsbilds und das Erzeugen eines resultierenden Bilds mit hohem Dynamikbereich auf der Grundlage des Kurzbelichtungs- und des Langbelichtungsbilds. Es werden Pixelwerte sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch des Langbelichtungsbilds überwacht. Auf der Grundlage der überwachten Pixelwerte wird sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch des Langbelichtungsbilds ein Lichtquellengebiet identifiziert. Auf der Grundlage des identifizierten Lichtquellengebiets und berechneter Pixelverhältnisse oder berechneter Pixeldifferenzen zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungs- und des Kurzbelichtungsbilds wird ein Blendgebiet identifiziert. Das identifizierte Blendgebiet in dem resultierenden Bild mit hohem Dynamikbereich wird mit dem identifizierten Lichtquellengebiet innerhalb des Kurzbelichtungsbilds abgeändert. Auf der Grundlage des abgeänderten identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild wird das blendungsgeminderte Bild erzeugt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 ein relevantes Fahrzeug darstellt, das ein Rundumsicht-Bilderkennungs-gestütztes Abbildungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung enthält;
  • 2 ein von einer Rückansichtskameravorrichtung aus 1 erfasstes Kurzbelichtungsbild, das ein Sichtfeld hinter dem Fahrzeug repräsentiert, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 3 ein von der Rückansichtskameravorrichtung aus 1 erfasstes Langbelichtungsbild, das ein Sichtfeld hinter dem Fahrzeug repräsentiert, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 4 ein nicht einschränkendes beispielhaftes blendungsgemindertes Bild, bei dem ein identifiziertes Gebiet, das eine Blendwirkung von Scheinwerfern aufweist, mit einem Kurzbelichtungsgebiet abgeändert worden ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 5 eine beispielhafte Ausführungsform eines Abbildungschips mit geteilten Subpixeln in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 6 eine beispielhafte Ausführungsform eines Abbildungschips, der eine Anordnung von Pixeln aufweist, die zu einem Zeitpunkt zwischen Kurzbelichtungs- und Langbelichtungszeit einstellbar sind, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
  • 7 einen beispielhaften Ablaufplan zum Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, veranschaulicht 1 ein relevantes Fahrzeug (das Fahrzeug) 10, das ein Rundumsicht-Bilderkennungs-gestütztes Abbildungssystem 12 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung enthält. Das Fahrzeug fährt entlang einer Straße und das Bilderkennungs-gestützte Abbildungssystem 12 erfasst Bilder der Straße. Das Bilderkennungs-gestützte Abbildungssystem 12 erfasst Bilder, die das Fahrzeug umgeben, auf der Grundlage des Orts einer oder mehrerer Bilderkennungs-gestützter Kameravorrichtungen. In den hier beschriebenen Ausführungsformen wird das Bilderkennungs-gestützte Abbildungssystem in der Weise beschrieben, dass es Bilder hinter dem Fahrzeug erfasst; allerdings ist festzustellen, dass das Bilderkennungs-gestützte Abbildungssystem 12 auf die Erfassung von Bildern vor dem Fahrzeug und auf den Seiten des Fahrzeugs erweitert werden kann.
  • Das Bilderkennungs-gestützte Abbildungssystem 12 kann irgendeine Kombination einer nach vorn gerichteten Kameravorrichtung 14 zum Erfassen eines Sichtfelds (FOV) vor dem Fahrzeug 10, einer nach hinten gerichteten Kameravorrichtung 16 zum Erfassen eines FOV hinter dem Fahrzeug 10, einer zur linken Seite gerichteten Kameravorrichtung 18 zum Erfassen eines FOV zu einer linken Seite des Fahrzeugs 10 und einer zur rechten Seite gerichteten Kamera zum Erfassen eines FOV auf einer rechten Seite des Fahrzeugs 10 enthalten. Die Kameras 1418 können irgendeine Kamera, die für die hier beschriebenen Ausführungsformen geeignet ist, von denen auf dem Kraftfahrzeuggebiet viele bekannt sind, die z. B. Licht oder andere Strahlung empfangen und die Lichtenergie unter Verwendung von Sensoren mit ladungsgekoppelten Vorrichtungen (CCD) oder von Sensoren mit Komplementär-Metalloxid-Halbleitern (CMOS) in elektrische Signale in einem Pixelformat umsetzen können, sein. Die Kameras 1418 erzeugen mit einer bestimmten Dateneinzelbildrate Einzelbilder von Bilddaten, die für die nachfolgende Verarbeitung gespeichert werden können. Wie der Fachmann gut versteht und würdigen wird, können die Kameras 1418 innerhalb oder an irgendeiner geeigneten Struktur, die Teil des Fahrzeugs ist, wie etwa an Stoßfängern, Spoilern, Kofferraumdeckeln, der Verkleidung, dem Kühlergrill, Außenspiegeln, Türplattenelementen usw. angebracht sein. Die Bilddaten von den Kameras 1418 werden an einen Prozessor 22, d. h. an eine nicht vorübergehende Verarbeitungsvorrichtung, gesendet, der die Bilddaten verarbeitet, um Bilder zu erzeugen, die auf einer Rückspiegelanzeigevorrichtung 24 angezeigt werden können.
  • Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeine oder irgendwelche verschiedenen Kombinationen einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltung(en) (ASIC), elektronischer Schaltung(en), Zentraleinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und zugeordnetem Speicher und zugeordneter Ablage (nur Lesen, programmierbar nur Lesen, Schreiben-Lesen, Festplatte usw.), die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder -routinen ausführen, Kombinationslogikschaltung(en), Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -vorrichtungen, geeigneter Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungen und anderer Komponenten zum Bereitstellen der beschriebenen Funktionalität. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bedeuten irgendwelche Befehlssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. Das Steuermodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die beschriebenen Funktionen bereitzustellen. Routinen werden wie etwa durch eine Zentraleinheit ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen betreibbar und führen Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern der Betriebe von Aktuatoren aus. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während des andauernden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs, ausgeführt werden. Alternativ können die Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Die 24 veranschaulichen durch eine nach hinten gerichtete Kameravorrichtung 16 aus 1 erfasste beispielhafte Bilder 100, 200, 300, die ein Sichtfeld (FOV) hinter dem Fahrzeug 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung repräsentieren. In einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform ist die nach hinten gerichtete Kameravorrichtung 16 zum Erfassen eines FOV von 180° hinter dem Fahrzeug mit einer nach unten gerichteten Neigung konfiguriert. Die Kameravorrichtung kann sowohl Kurzbelichtungs- als auch Langbelichtungs-Bilddaten erfassen. Die Bilddaten von der Kameravorrichtung 16 können durch den Prozessor 22 aus 1 verarbeitet werden, um ein Bild zu erzeugen, das auf irgendwelchen geeigneten Fahrzeuganzeigeeinheiten einschließlich der Rückspiegelanzeigevorrichtung 24 aus 1 angezeigt werden kann. In einer Ausführungsform ist die Rückspiegelanzeigevorrichtung innerhalb einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) des Fahrzeugs integriert. In einer anderen Ausführungsform ist die Rückansichtsanzeigevorrichtung in einen innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs angebrachten Rückspiegel integriert. Obwohl sich die hier beschriebenen Ausführungsformen auf die zum Erfassen des FOV hinter dem Fahrzeug konfigurierte nach hinten gerichtete Kameravorrichtung 16 beziehen, ist festzustellen, dass die vorliegenden Ausführungsformen ähnlich auf Kameravorrichtungen, die Bilder erfassen, die ein FOV vor dem Fahrzeug und/oder auf den Seiten des Fahrzeugs darstellen, angewendet werden können.
  • In 2 ist ein von der Kameravorrichtung 16 erfasstes Kurzbelichtungsbild 100 dargestellt. Das Kurzbelichtungsbild 100 weist während lichtarmer oder Nachtfahrbedingungen eine schlechte optimale Bildqualität auf. Allerdings sind in dem Kurzbelichtungsbild Lichtquellen 202 und 204 von Scheinwerfern eines fahrenden Fahrzeugs ohne irgendeine erhebliche Blendwirkung vorhanden.
  • In 3 ist ein von der Kameravorrichtung 16 erfasstes Langbelichtungsbild 200 dargestellt. Das Langbelichtungsbild 200 repräsentiert dieselbe Szene wie das beispielhafte Kurzbelichtungsbild 100 aus 2. Wegen der längeren Belichtungszeit, die mehr Licht auf einen Abbildungschip der Kameravorrichtung 16 eintreten lässt, weist das Langbelichtungsbild 200 während lichtarmer oder Nachtfahrbedingungen eine verbesserte optimale Bildqualität auf. Allerdings erzeugen die Lichtquellen 202 und 204 von den Scheinwerfern des fahrenden Fahrzeugs zu viel Licht auf dem Abbildungschip, was in dem Langbelichtungsbild 200 Blendwirkungen 203 und 205 erzeugt.
  • 4 veranschaulicht ein nicht einschränkendes beispielhaftes blendungsgemindertes Bild 300, bei dem ein identifiziertes Gebiet mit einer Blendwirkung von Scheinwerfern auf einem resultierenden Bild mit hohem Dynamikbereich (HDR) durch ein Kurzbelichtungsgebiet ersetzt ist. Es ist einzusehen, dass das erzeugte HDR-Bild auf dem erhaltenen Kurzbelichtungs- und Langbelichtungsbild beruht. In dem dargestellten Beispiel sind Gebiete des blendungsgeminderten Bilds 300, in denen die Blendwirkungen in dem Langbelichtungsbild 200 aus 3 vorhanden sind, identifiziert und durch Kurzbelichtungsgebiete, die den Gebieten entsprechen, in denen die Lichtquellen, z. B. die Scheinwerfer 202 und 204, aus dem Kurzbelichtungsbild 100 aus 2 identifiziert worden sind, ersetzt worden. Obwohl die dargestellte nicht einschränkende Ausführungsform aus 4 die identifizierten Blendwirkungen durch das Kurzbelichtungsbild ersetzt, sind vorliegende Ausführungsformen auf eine Abänderung der identifizierten Blendwirkungen mit dem identifizierten Lichtquellengebiet innerhalb des Kurzbelichtungsbilds gerichtet. Zum Beispiel kann das resultierende HDR-Bild einen gleichen Anteil sowohl des erhaltenen Langbelichtungs- als auch des erhaltenen Kurzbelichtungsbilds enthalten. Die identifizierte Blendwirkung kann durch Erhöhen des Anteils des identifizierten Lichtquellengebiets innerhalb des Kurzbelichtungsbilds und durch Verringern des Anteils des identifizierten Lichtquellengebiets innerhalb des darauf angewendeten Langbelichtungsbilds abgeändert werden.
  • Beispielhafte Ausführungen sind auf das Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds gerichtet. Das Erzeugen des blendungsgeminderten Bilds kann durch den Prozessor 22 aus 1 ausgeführt werden, wobei zunächst Lichtquellengebiete sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch des Langbelichtungsbilds identifiziert werden müssen. Der Prozessor 22 kann die Lichtquellengebiete als gesättigte Gebiete identifizieren, wobei die Detektierung hoher Intensitätswerte (d. h. Licht) eine potentielle Sättigung angibt. Anschließend kann der Prozessor 22 in einer Ausführungsform Pixelverhältnisse zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungsbilds und des Kurzbelichtungsbilds berechnen, um ein Blendgebiet zu identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor 22 Pixeldifferenzen zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungsbilds und des Kurzbelichtungsbilds berechnen, um das Blendgebiet zu identifizieren. In einer Ausführungsform bezieht sich der Begriff ”Pixelwert” wenigstens auf einen Intensitätswert für jedes Pixel sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds. In einer anderen Ausführungsform bezieht sich der Begriff ”Pixelwert” zusätzlich auf Farbinformationen für jedes Pixel sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds. Gebiete, die eine Blendwirkung angeben, werden durch den Prozessor 22 detektiert, wenn die Pixelverhältnisse (oder Pixeldifferenzen) um einen Umfang der identifizierten Lichtquelle sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds groß sind. In einer Ausführungsform ist ein Gebiet, das die Blendwirkung angibt, vorhanden, wenn die Pixelverhältnisse einen Blendschwellenwert übersteigen. In einer anderen Ausführungsform ist ein Gebiet, das die Blendwirkung angibt, vorhanden, wenn die Pixeldifferenzen einen Blendschwellenwert übersteigen. Es ist festzustellen, dass der Blendschwellenwert in Bezug auf die Pixeldifferenzen ein anderer Wert als der Blendschwellenwert in Bezug auf die Pixelverhältnisse ist. Im Folgenden beschreibt diese Offenbarung das Identifizieren des Blendgebiets auf der Grundlage der berechneten Pixelverhältnisse; allerdings ist festzustellen, dass die Blendwirkung ähnlich auf der Grundlage der berechneten Pixeldifferenzen identifiziert werden kann. Dementsprechend können diese Gebiete, in denen die Blendwirkung vorhanden ist, als ”Blendgebiete” um die Umfänge der Lichtquellen bezeichnet werden. Schließlich werden die identifizierten Blendgebiete, die die Blendwirkung angeben, unter Verwendung des Prozessors 22 mit den Kurzbelichtungsgebieten, die den identifizierten Lichtquellengebieten in dem Kurzbelichtungsgebiet entsprechen, abgeändert. Somit enthält das blendungsgeminderte Bild (z. B. das blendungsgeminderte Bild 300 aus 4) die Gebiete, in denen die Blendwirkung in dem resultierenden HDR-Bild durch die Kurzbelichtungsgebiete abgeändert worden ist, um die Blendung in allen anderen Gebieten für optimale (d. h. verbesserte) Bildqualität zu mindern.
  • Die Kameravorrichtung 16 nutzt einen farbempfindlichen Abbildungschip, der eine integrierte Schaltung einer Anordnung von Pixelsensoren aufweist, die jeweils einen Photodetektor und einen aktiven Verstärker enthalten. In einer Ausführungsform ist der Abbildungschip ein Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Sensor (CMOS-Sensor). In einer anderen Ausführungsform ist der Abbildungschip ein Sensor einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) und ist er auf einer Kameraplatine der Kameravorrichtung angebracht. Sowohl CCD- als auch CMOS-Sensoren fungieren durch Nutzung einer lichtempfindlichen Schaltungsanordnung, die auf Licht reagiert und das Licht in elektrische Ladung umsetzt. Eine Analog-Digital-Schaltung innerhalb der Sensoren kann ein analoges Signal (z. B. eine Spannung oder einen Strom) von einer Photovoltaikladung in digitale Daten, z. B. in das erfasste Bild, umsetzen.
  • Ein CCD-Sensor ist eine lichtempfindliche analoge Vorrichtung, die Licht als kleine elektrische Ladung in jedem ihrer Pixel oder Zellen aufzeichnet. Im Wesentlichen ist eine CCD eine Ansammlung von CCD-Zellen. Die CCD-Schaltung kann mehrere Schichten von Kondensatoren (z. B. Stufen [engl.: ”Stages”]) enthalten, um das analoge Signal zu einer Anordnung von Flipflops zu transportieren, um die Daten gesteuert durch ein Taktsignal zu speichern. Somit erfasst der CCD-Sensor eine elektrische Ladung in Übereinstimmung damit, wie viel Licht die bestimmte CCD-Zelle getroffen hat, wenn Licht von einem CCD-Sensor empfangen wird, wobei jede CCD-Zelle ihre Ladung zu ihrer Nachbarzelle und daraufhin zu einer externen Schaltungsanordnung übertragen kann. Ein Analog-Digital-Umsetzer kann genutzt werden, um die Ladung als eine ganze Zahl in einem Bereich zu lesen.
  • In einem CMOS-Sensor weist jedes Pixel Nachbartransistoren auf, die die Analog-Digital-Umsetzung lokal ausführen. In einer Ausführungsform kann jedes Pixel ein aktiver Pixelsensor (APS) sein. Die Abbildungslogik ist auf dem CMOS-Sensor selbst integriert, was die Notwendigkeit einer zusätzlichen Schaltungsanordnung, die für CCD-Sensoren zum Ausführen der Analog-Digital-Umsetzung erforderlich ist, ersetzt. Somit kann der Leistungsverbrauch für das Betreiben des CMOS-Sensors verringert werden. Während der Entwurf von CMOS-Sensoren wegen der integrierten Schaltungsanordnung teurer als der von CCD-Sensoren sein kann, können CMOS-Sensoren auf irgendeiner Standardsiliciumfertigungsstraße preiswert hergestellt werden. Ein Nachteil von CMOS-Sensoren ist, dass sie wegen der auf dem Sensor integrierten zusätzlichen Schaltungsanordnung verrauschter als CCD-Sensoren sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 22 unter Nutzung eines Abbildungschips mit geteilten Subpixeln, der für jedes Pixel ein Kurzbelichtungs-Subpixel (S) und ein Langbelichtungs-Subpixel (L) enthält, Kurz- und Langbelichtungsbilder räumlich erhalten. Der in Subpixel geteilte Abbildungschip ermöglicht, dass das Kurzbelichtungsbild und das Langbelichtungsbild gleichzeitig erhalten werden. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 22 unter Nutzung eines Abbildungschips, der eine Anordnung von Pixeln aufweist, die jeweils zu einem Zeitpunkt zwischen einer kurzen Belichtungszeit (S) und einer langen Belichtungszeit (L) einstellbar sind, Kurz- und Langbelichtungsbilder zeitlich erhalten. Somit kann jedes Pixel, wenn unter Nutzung des Abbildungschips, der die Anordnung von Pixeln aufweist, die Kurz- und Langbelichtungsbilder zeitlich erhalten werden, für gegebene Zeitdauern zwischen Kurz- und Langbelichtungsbildern eingestellt werden. Es ist festzustellen, dass dadurch, dass das Langbelichtungsbild eine längere Verschlusszeit (oder ein größeres Gebiet) aufweist, um die Ansammlung von auf jedes Pixel eintretendem Licht zu erhöhen, in die Langbelichtungspixel oder -subpixel (L) eine Übertragung mit einer höheren Lichtmenge als in die Kurzbelichtungspixel oder -subpixel (S) eintritt. Allgemein verbessern Kurzbelichtungspixel oder -subpixel (S) während Tagesansteuerbedingungen die Farbwiedergabetreue und erlangen sie in einem erfassten Bild eine höhere Auflösung. Dagegen erhöhen Langbelichtungspixel oder -subpixel (L) die Bildempfindlichkeit durch Erhöhen der Ansammlung von in die jeweiligen Pixel oder Subpixel eintretendem Licht und können somit zum Erhöhen eines Dynamikbereichs eines erfassten Bilds genutzt werden. Somit wird das resultierende HDR-Bild auf der Grundlage des erhaltenen Kurzbelichtungsbilds und des erhaltenen Langbelichtungsbilds erzeugt.
  • In 5 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Abbildungschips 400 mit geteilten Subpixeln in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Der Abbildungschip 400 mit geteilten Subpixeln enthält einen Farbfilterabschnitt 402 und einen Schaltungsabschnitt 404. Obwohl sie nicht getrennt voneinander verschieden sind, sind der Farbfilterungsabschnitt 402 und der Schaltungsabschnitt 404 nur zur Veranschaulichung getrennt, um die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu beschreiben. Die Pixel 450 enthalten Grün-(Gr- und Gb-), Blau-(B-) und Rot-(R-)Pixel, die jeweils wegen verschiedener Farbfilter ein jeweiliges Ansprechen auf Licht aufweisen. Anhand des Schaltungsabschnitts 404 ist jedes Pixel 450 ein geteiltes Subpixel, das ein Kurzbelichtungs-Subpixel (S) 451 und ein Langbelichtungs-Subpixel (L) 452 enthält. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist jedes Subpixel 451 und 452 3 μm × 6 μm. Unter Nutzung des Abbildungschips 400 mit geteilten Subpixeln kann der Prozessor 22 räumlich Kurz- und Langbelichtungsbilder gleichzeitig erhalten.
  • In 6 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Abbildungschips 500, der eine Anordnung von Pixeln 500 enthält, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Der Abbildungschip 500 enthält einen Farbfilterabschnitt 502 und einen Schaltungsabschnitt 504. Obwohl sie nicht getrennt verschieden sind, sind der Farbfilterungsabschnitt 502 und der Schaltungsabschnitt 504 nur zu Veranschaulichungszwecken getrennt, um die hier beschriebenen Ausführungsformen zu beschreiben. Die Pixel 550 enthalten Grün-(Gr- und Gb-), Blau-(B-) und Rot-(R-)Pixel, die jeweils wegen unterschiedlicher Farbfilter ein jeweiliges Ansprechen auf Licht aufweisen. Anhand des Schaltungsabschnitts 504 kann jedes Pixel 550 zu einem Zeitpunkt zwischen einer kurzen Belichtungszeit und einer langen Belichtungszeit eingestellt werden. Unter Nutzung des Abbildungschips 500 kann der Prozessor 22 für gegebene Zeitdauern zeitlich kurze und lange Belichtungen erhalten. Zum Beispiel kann jedes Pixel 550 während einer ersten Zeitdauer eine kurze Belichtungszeit enthalten, um ein Kurzbelichtungsbild zu erhalten, und kann jedes Pixel 550 daraufhin während einer zweiten Zeitdauer dafür eingestellt werden, eine lange Belichtungszeit zu enthalten, um ein Langbelichtungsbild zu erhalten.
  • 7 veranschaulicht einen beispielhaften Ablaufplan zum Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
  • Der beispielhafte Ablaufplan 600 kann durch den in 1 dargestellten Prozessor 22 (d. h. durch eine nichtvorübergehende Verarbeitungsvorrichtung) ausgeführt und in ihm implementiert werden. Tabelle 1 ist als Schlüssel für 7 gegeben, wobei die mit Bezugszeichen bezeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt dargelegt sind. Tabelle 1
    BLOCK BLOCKINHALT
    602 Erhalten eines Kurzbelichtungsbilds.
    604 Erhalten eines Langbelichtungsbilds.
    606 Identifizieren eines Lichtquellengebiets sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds auf der Grundlage überwachter Pixelwerte.
    608 Berechnen von Pixelverhältnissen zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungs- und des Kurzbelichtungsbilds.
    610 Identifizieren eines Blendgebiets auf der Grundlage des identifizierten Lichtquellenbilds und der Pixelverhältnisse.
    612 Erhalten einer optimalen Bildqualität in allen anderen Gebieten innerhalb des Kurz- und des Langbelichtungsbilds, die nicht das identifizierte Lichtquellengebiet angeben.
    614 Abändern des Blendgebiets in einem resultierenden HDR-Bild mit einem Kurzbelichtungsgebiet, das dem identifizierten Lichtquellengebiet in dem Kurzbelichtungsbild entspricht.
    616 Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds auf der Grundlage des abgeänderten identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild.
  • Anhand des Blocks 602 wird ein Kurzbelichtungsbild 603 erhalten und für die Blöcke 606, 608 und 612 bereitgestellt. In der dargestellten Ausführungsform entspricht das Kurzbelichtungsbild 603 dem in 2 dargestellten Kurzbelichtungsbild 100 und wird es durch eine in 1 dargestellte Rückansichtskameravorrichtung 16 erfasst. Im Block 604 wird ein Langbelichtungsbild 605 erhalten und für die Blöcke 606, 608 und 612 bereitgestellt. In der dargestellten Ausführungsform entspricht das Langbelichtungsbild 605 dem in 3 dargestellten und durch die in 1 dargestellte Rückansichtskameravorrichtung 16 erfassten Langbelichtungsbild 200. Darüber hinaus werden die durch den Prozessor 22 erhaltenen Kurz- und Langbelichtungsbilder durch die Kameravorrichtung während lichtarmer und Nacht-Umgebungsfahrbedingungen erfasst.
  • In einer Ausführungsform werden das Kurzbelichtungs- und das Langbelichtungsbild 603 bzw. 605, wenn die Kameravorrichtung einen Abbildungschip mit geteilten Subpixeln nutzt, der für jedes Pixel ein Kurzbelichtungs-Subpixel und ein Langbelichtungs-Subpixel enthält, gleichzeitig erhalten. In einer anderen Ausführungsform werden das Kurzbelichtungs- und das Langbelichtungsbild 603 bzw. 605, wenn die Kameravorrichtung einen Abbildungschip nutzt, der eine Anordnung von Pixeln aufweist, die jeweils zu einem Zeitpunkt zwischen einer kurzen Belichtungszeit und einer langen Belichtungszeit eingestellt werden können, während verschiedener Zeitdauern erhalten. Auf der Grundlage des Kurzbelichtungs- und des Langbelichtungsbilds 603 bzw. 605 wird ein HDR-Bild erzeugt.
  • Anhand des Blocks 606 wird auf der Grundlage der überwachten Pixelwerte sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch des Langbelichtungsbilds ein Lichtquellengebiet identifiziert. Nur zu Veranschaulichungszwecken ist ein identifiziertes Lichtquellenbild 607 gezeigt, das zwei identifizierte Lichtquellengebiete, z. B. ein Scheinwerferpaar eines fahrenden Fahrzeugs, enthält. Somit enthält das veranschaulichte Beispiel direkte Lichtquellen von Scheinwerfern des fahrenden Fahrzeugs; allerdings können die einen oder mehreren identifizierten Lichtquellengebiete eine reflektierte Lichtquelle von einer Straßenoberfläche oder von einem Verkehrsinfrastrukturzeichen enthalten. Im Block 606 werden Pixelwerte sowohl innerhalb des Kurz- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds 603 bzw. 605 überwacht. Die überwachten Pixelwerte werden daraufhin mit einem Lichtquellenschwellenwert verglichen. Die Lichtquellengebiete, z. B. ein erstes Gebiet, das einem Scheinwerfer des Scheinwerferpaars entspricht, und ein zweites Gebiet, das dem anderen Scheinwerfer des Scheinwerferpaars entspricht, werden sowohl in dem Kurz- als auch in dem Langbelichtungsbild entsprechend als Gebiete identifiziert, in denen die überwachten Pixelwerte einen Lichtquellenschwellenwert übersteigen. In einer Ausführungsform kann der Lichtquellenschwellenwert einen minimalen Intensitätswert enthalten, der eine Lichtquelle angibt, und kann jeder Pixelwert einen Intensitätswert enthalten. Zum Beispiel können überwachte Pixelwerte, die einen hohen Intensitätswert enthalten, als gesättigte Gebiete detektiert werden. Die sowohl innerhalb des Kurz- als auch innerhalb des Langbelichtungsgebiets identifizierten Lichtquellengebiete werden für den Block 610 bereitgestellt.
  • Anhand des Blocks 608 werden Pixelverhältnisse (z. B. Pixelintensitätsverhältnisse) zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungs- und des Kurzbelichtungsbilds berechnet. Zur Veranschaulichung ist ein Pixelverhältnisbild 609 gezeigt. Die berechneten Pixelverhältnisse werden für den Block 610 bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ kann der Block 608 die Pixelintensitätsdifferenzen zwischen den überwachten Pixelwerten der Langbelichtungs- und der Kurzbelichtungsbilder berechnen.
  • Anhand des Blocks 610 wird auf der Grundlage des sowohl innerhalb des Kurz- als auch des Langbelichtungsbilds identifizierten Lichtquellengebiets und der Pixelverhältnisse zwischen dem Kurz- und dem Langbelichtungsbild ein Blendgebiet identifiziert. Ein identifiziertes Blendgebietsbild 611 ist zur Veranschaulichung gezeigt. Im Block 610 werden die berechneten Pixelverhältnisse mit einem Blendschwellenwert verglichen. In einer Ausführungsform geben die berechneten Pixelverhältnisse Intensitätsverhältnisse an und entspricht der Blendschwellenwert einem Minimalverhältnis, das angibt, dass die obenerwähnte Blendwirkung vorliegt. Es ist einzusehen, dass innerhalb eines umgebenden Gebiets eines detektierten Lichtquellengebiets hohe Pixelwerte in dem Langbelichtungsbild und niedrige Pixelwerte in dem Kurzbelichtungsbild die Blendwirkung angeben. Dementsprechend kann das Blendgebiet als ein Gebiet um einen Umfang der identifizierten Lichtquelle, bei dem die berechneten Pixelverhältnisse den Blendschwellenwert übersteigen, identifiziert werden. In der dargestellten Ausführungsform werden zwei Blendgebiete als jeweils einem Scheinwerfer des Scheinwerferpaars des fahrenden Fahrzeugs entsprechend identifiziert. Das eine oder die mehreren identifizierten Blendgebiete werden für die Blöcke 612 und 614 bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ kann das Blendgebiet auf der Grundlage des identifizierten Lichtquellengebiets sowohl innerhalb des Kurz- als auch innerhalb des Langbelichtungsbildes und der Pixeldifferenzen zwischen den Kurz- und den Langbelichtungsbildern, die einen Blendschwellenwert übersteigen, identifiziert werden.
  • Anhand von Block 612 enthalten andere Gebiete innerhalb der Kurz- und Langbelichtungsbilder, die keine Lichtquellengebiete angeben, die Anwendung einer HDR-Verarbeitung, um eine optimale Bildqualität für die HDR-Abbildung, z. B. für das resultierende HDR-Bild, zu erhalten. Wie oben beschrieben wurde, wird das resultierende HDR-Bild auf der Grundlage des erhaltenen Kurzbelichtungs- und des erhaltenen Langbelichtungsbilds der Blöcke 602 bzw. 604 erzeugt. Zum Beispiel können lange Belichtungszeiten genutzt werden, um Einzelheiten dunkler Gebiete zu erhalten, und können kurze Belichtungszeiten genutzt werden, um Einzelheiten heller Gebiete (z. B. Dynamikbereich von hell) vor der Sättigung zu bewahren. Die lange Belichtungszeit und die kurze Belichtungszeit können kombiniert werden, um das resultierende HDR-Bild mit erweitertem HDR zu erzeugen, um die Einzelheiten sowohl dunkler als auch heller Gebiete, die keine Lichtquellengebiete angeben, zu zeigen. Die HDR-Verarbeitung des Blocks 612 kann das Anwenden einer Tonabbildung und/oder einer eingestellten Belichtungszeit und/oder einer Gammakorrektur und/oder einer Pixelbittiefenumsetzung enthalten, um innerhalb dieser anderen Gebiete die optimale Bildqualität zu erhalten. In der dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsform enthält das Bild 613 für andere Gebiete des resultierenden HDR-Bilds die erhaltene optimale Bildqualität. Danach werden die anderen Gebiete mit optimaler Bildqualität, die nicht das bzw. die identifizierte(n) Lichtquellengebiet(e) angeben, für den Block 616 bereitgestellt.
  • Anhand des Blocks 614 wird eine Blendgebietsverbesserung ausgeführt. Die Blendgebietsverbesserung enthält das Verringern der Blendwirkung von dem bzw. den im Block 610 identifizierten Blendgebiet(en). Das Verringern der Blendwirkung in dem Blendgebiet enthält das Abändern des Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild mit einem Kurzbelichtungsgebiet, das dem identifizierten Lichtquellengebiet in dem Kurzbelichtungsbild entspricht. Es ist einzusehen, dass das Kurzbelichtungsgebiet und das Langbelichtungsgebiet in gleichen Anteilen darauf angewendet werden können, wenn das Blendgebiet in dem resultierenden HDR-Bild vorhanden ist. Zum Beispiel kann das Blendgebiet in dem resultierenden HDR-Bild die Hälfte des identifizierten Lichtquellengebiets in dem Kurzbelichtungsbild und die Hälfte des identifizierten Lichtquellengebiets in dem Langbelichtungsbild enthalten. In der dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsform enthält das Abändern des Blendgebiets der jeweiligen Scheinwerfer des Scheinwerferpaars das Ersetzen des Blendgebiets durch das der identifizierten Lichtquellen in dem Kurzbelichtungsbild. Allerdings können andere Ausführungsformen zum Abändern des Blendgebiets das Erhöhen des Anteils der identifizierten Lichtquellengebiete in dem Kurzbelichtungsbild, während der Anteil der identifizierten Lichtquellengebiete in dem Langbelichtungsbild verringert wird, enthalten. Mit anderen Worten, die identifizierten Lichtquellengebiete in dem Langbelichtungsbild können einen gewissen Anteil, der kleiner als der der identifizierten Lichtquellengebiete in dem Kurzbelichtungsbild ist, beitragen. Zur Veranschaulichung ist ein Bild 615 mit verbessertem Blendgebiet gezeigt, das das Blendgebiet enthält, das durch Ersatz durch das Kurzbelichtungsgebiet, das dem identifizierten Lichtquellengebiet in dem Kurzbelichtungsbild entspricht, abgeändert worden ist. Das Bild 615 mit verbessertem Blendgebiet wird für den Block 616 bereitgestellt.
  • Es ist einzusehen, dass das einfache Ersetzen der Blendgebiete in dem resultierenden HDR-Bild durch das Kurzbelichtungsgebiet einen unerwünschten ”Intensitätssprung” erzeugen kann. Somit kann das Blendgebiet der jeweiligen Scheinwerfer des Scheinwerferpaars durch Variieren des Beitrags des Anteils des auf das Blendgebiet angewendeten Kurzbelichtungsgebiets abgeändert werden. Zum Beispiel können die Mitten der Blendgebiete gegenüber dem Langbelichtungsgebiet einen erhöhten Beitrag des Anteils des Kurzbelichtungsgebiets enthalten, wobei der Beitrag des Anteils des Kurzbelichtungsgebiets in Richtung des Umfangs der identifizierten Blendgebiete allmählich abnimmt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Mitte eines identifizierten Blendgebiets einen Anteil von 95 Prozent des Kurzbelichtungsgebiets und einen Anteil von 5 Prozent des Langbelichtungsgebiets enthalten, während der Umfang des identifizierten Blendgebiets einen gleichen Beitrag sowohl von dem Kurz- als auch von dem Langbelichtungsgebiet enthalten kann.
  • Im Block 616 wird auf der Grundlage des abgeänderten identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild ein blendungsgemindertes Bild 617 erzeugt. In der dargestellten Ausführungsform entspricht das blendungsgeminderte Bild 617 dem blendungsgeminderten Bild 300 aus 4. Das blendungsgeminderte Bild 617 enthält das ersetzte Blendgebiet mit dem Kurzbelichtungsgebiet des Blocks 614 und mit der auf Gebiete, die nicht die Blendgebiete des Blocks 612 angeben, angewendeten HDR-Verarbeitung, um eine optimale Bildqualität zu erhalten.
  • Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abänderungen daran beschrieben. Weitere Abänderungen und Abwandlungen können Anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Somit soll die Offenbarung nicht auf die besondere(n) als die beste Ausführungsart dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsform(en) beschränkt sein, sondern soll die Offenbarung alle Ausführungsformen, die im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen, enthalten.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds aus Bildern, die durch eine Kameravorrichtung eines relevanten Fahrzeugs erfasst werden, umfassend: Erhalten eines Kurzbelichtungsbilds und eines Langbelichtungsbilds, die durch die Kameravorrichtung erfasst werden; Erzeugen eines resultierenden Bilds mit hohem Dynamikbereich (HDR) auf der Grundlage des Kurzbelichtungs- und des Langbelichtungsbilds; Überwachen von Pixelwerten sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds; Identifizieren eines Lichtquellengebiets sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds auf der Grundlage der überwachten Pixelwerte; Berechnen von Pixelverhältnissen oder von Pixeldifferenzen zwischen den überwachten Pixelwerten des Langbelichtungs- und des Kurzbelichtungsbilds; Identifizieren eines Blendgebiets auf der Grundlage des identifizierten Lichtquellengebiets und der berechneten Pixelverhältnisse oder der berechneten Pixeldifferenzen; Abändern des identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild mit dem identifizierten Lichtquellengebiet innerhalb des Kurzbelichtungsbilds; und Erzeugen eines blendungsgeminderten Bilds auf der Grundlage des abgeänderten identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kurzbelichtungsbild und das Langbelichtungsbild gleichzeitig erhalten werden, wenn die Kameravorrichtung einen Abbildungschip mit geteilten Subpixeln nutzt, der für jedes Pixel ein Kurzbelichtungs-Subpixel und ein Langbelichtungs-Subpixel enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kurzbelichtungs- und das Langbelichtungsbild während verschiedener Zeitdauern erhalten werden, wenn die Kameravorrichtung einen Abbildungschip nutzt, der eine Anordnung von Pixeln aufweist, die jeweils zu einem Zeitpunkt zwischen einer kurzen Belichtungszeit und einer langen Belichtungszeit einstellbar sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des Lichtquellengebiets sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds umfasst: Vergleichen der überwachten Pixelwerte mit einem Lichtquellenschwellenwert; und Identifizieren des Lichtquellengebiets sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds, das einem Gebiet entspricht, in dem die überwachten Pixelwerte den Lichtquellenschwellenwert übersteigen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die überwachten Pixelwerte sowohl innerhalb des Kurzbelichtungs- als auch innerhalb des Langbelichtungsbilds wenigstens einen Intensitätswert für jedes Pixel umfassen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des Blendgebiets umfasst: Vergleichen berechneter Pixelverhältnisse mit einem Blendschwellenwert; Identifizieren des Blendgebiets, das einem Gebiet um einen Umfang der identifizierten Lichtquelle, wo die berechneten Pixelverhältnisse den Blendschwellenwert übersteigen, entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des Blendgebiets umfasst: Vergleichen berechneter Pixeldifferenzen mit einem Blendschwellenwert; Identifizieren des Blendgebiets, das einem Gebiet um einen Umfang der identifizierten Lichtquelle, wo die berechneten Pixeldifferenzen den Blendschwellenwert übersteigen, entspricht.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des blendungsgeminderten Bilds ferner umfasst: Anwenden der HDR-Verarbeitung zum Verbessern der Bildqualität für das resultierende HDR-Bild in allen anderen Gebieten, die nicht als das Blendgebiet identifiziert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abändern des identifizierten Blendgebiets in dem resultierenden HDR-Bild umfasst: Abändern des identifizierten Blendgebiets, damit es einen Anteil des identifizierten Lichtquellengebiets innerhalb des Kurzbelichtungsbilds, der größer als ein Anteil des identifizierten Lichtquellengebiets innerhalb des Langbelichtungsgebiets ist, enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Anteil des identifizierten Lichtquellengebiets innerhalb des Kurzbelichtungsbilds von einem Zentrum des identifizierten Blendgebiets zu einem Umfang des identifizierten Blendgebiets allmählich abnimmt.
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